第六章 自整角机
6.1.2自整角机的结构
自整角机大都采用两极凸极或隐极结构
(a)转子凸极结构
( b)定子凸极结构
(c)隐极式结构
图6-1自整角机定、转子结构搭配
6.1.2自整角机的结构
图6-2自整角机的结构简图 1-定子铁心；2-三相整步绕组；3-转子铁心；4-转子绕组；5-滑环；6-电刷
6.2 控制式自整角机的工作原理
在协调位置时 0
U2 0
实际上由于结构和工艺上的各种因素，
即使在协调位置，输出绕组中仍存在电压 U 2
图6-12输出电压相量图 第一个分量 U 2 称为同相分量，引起转角随动误差
第二个分量 U 2 称为正交分量，使系统工作恶化
U 2 分解成二个分量
6.4.2控制式自整角机的主要技术指标
在ZKB输出绕组中感应电动势为
E 2 E 2max cos 90 (1 2 ) E 2max sin(1 2 )
该电动势经放大器放大后，加到交流伺服电动机的控制绕组，交流伺服电动 机就带动ZKB按顺时针方向转动至输出电动势E2 0
实现了两发送轴角度差的传递。如ZKC按逆时针方向转 2 ，可实现两发
6.2.2接收机ZKB的定子磁场
因ZKB的三相绕组与ZKF的三相绕组中流过的是同一
电流，故ZKB的定子合成磁场也是脉振磁场，其大小与ZKF 的定子合成磁场相等、轴线与相绕组轴线的夹角也为 1 ，但 由于电流方向相反，所以合成磁场 B 的方向与 B 的方向相 反，如图6-7所示。 很明显，ZKB的定子绕组为原边，转子单相绕组为副边。 由于ZKB的副边输出绕组轴线与定子相绕组轴线的夹角
1 m cos1
2 m (cos1 120 ) 3 m (cos1 120 )
E1 E cos1 E 2 E (cos1 120 ) E3 E (cos1 120 )
图6-5控制式自整角机的工作原理图
分 类
发送机 接收机 力矩式
国内 代号TR
功 用
将转子转角变换成电信号输出 接收力矩发送机的电信号，变换成转子的机 械能输出 串接于力矩发送机与接收机之间，将发送机 转角及自身转角的和(或差)转变为电信号,输 送到接收机 串接于两个力矩发送机之间，接收其电信号， 并使自身转子转角为两发送机转角的和(或 差)
第6章 自整角机
6.1 概述 6.2 控制式自整角机的工作原理 6.3控制式自整角机的差动运行 6.4 控制式自整角机的性能指标
6.5 力矩式自整角机
6.6 直线自整角机 6.7 自整角机的选择和使用
6.1 概述
自整角机是一种将转角变换成电压信号或将电压信号变 换成转角，以实现角度传输、变换和指示的元件。它可以用
1．电气误差 Δ e
静态时由U 2 所引起的误差称为ZKB的电气误差
Δ e
Δ m Δ m 2
2．零位电压 U 0 接收机转子与发送机转 子处于协调位置时输出绕组
控制式自整角机的零位电压
电压等 级/V 20 36 115 110 频率 /HZ 400 400 400 50 零位电压/mV 发送机 50 70 150 180 变压器 70 80 100 150
力矩式自整角机本身不能放大力矩，要带动接收机轴上的机械负载，
必须由自整角机一方的驱动装置供给转矩。力矩式自整角机系统为开环 系统，用在角度传输精度要求不高的系统，如远距离指示液面的高度、
阀门的开度、电梯和矿井提升机的位置、变压器的分接开关位置等。
控制式自整角机接收机的转轴不直接带动负载，即没有力矩输出， 当发送机和接收机转子之间存在角度差（即失调角）时，接收机将输出 与失调角呈正弦函数规律的电压，将此电压加给伺服放大器，用放大后 的电压来控制伺服电动机，再驱动负载。由于接收机是工作在变压器状 态，通常称其为自整角变压器。控制式自整角机系统为闭环系统，它应 用于负载较大及精度要求高的随动系统。
Z ZF ZB ZL
E I Z
为相电流幅值
定子三相电流在时间上同相位，各自在自己的相轴上产生一个脉振磁场，磁 场的幅值正比于各相电流，即 Bm K 2 I
，于是三个脉振磁场可分别写成
B1 Bm cos1 sin t B2 Bm cos( 1 120 ) sin t B3 Bm cos( 1 120 ) sin t
E 2 E 2 max cos
若将转子由原先规定的起始协调位置转
过90°电角度
E2 E2 max cos( 90 ) E2 max sin
上式表明ZKB输出电动势与失调角 的正弦成正比 因失调角一般很小，可近似认为 sin
则ZKB的输出电压为
U 2 E2 E2 max
则ZKC转子绕组产生的磁场 B 必定与转子绕组 R C1 的夹角为180 (1 2 )
因ZKC转子三相绕组和ZKB定子三相绕组对应连接，所以它们对应相的 电流大小相等、方向相反，该电流在ZKB定子绕组中产生的磁场 B 与 S1
相轴线的夹角为 (1 2 ) 。
6.3控制式自整角机的差动运行
在随动系统中，有时需要传递两个转轴的角度和或者角度差，这就要在上述
控制式自整角机对ZKF和ZKB之间串入一台差动发送机ZKC，作差动运行 。
图6-10带有ZKC的控制式自整角机原理图
6.3.1工作原理
在图6-10中 ZKB输出绕组轴线与其 S1 相轴线相互垂直，ZKF转轴输入 1 ZKC转轴输入 2
于测量或控制远距离设备的角度位置，也可以在随动系统中
用作机械设备之间的角度联动装置，以使机械上互不相联的 两根或两根以上转轴保持同步偏转或旋转。通常是两台或多 台组合使用。
6.1.1自整角机的功能与分类
根据在系统中的作用不同自整角机可分为控制式和力矩 式两大类 。
6.1.1自整角机的功能与分类
自整角机的分类与功用
出现的端电压叫零位电压一般
有50～180 mV的残余电压。
6.4.2控制式自整角机的主要技术指标
3．比电压U θ ZKB在协调位置附近单位失调角（取 1）时的输出电压称为比电压U θ 比电压大同样大小的失调角所获得的信号电压也大，因此系统的灵敏度高 4．输出相位移 输出相位移是指ZKB输出电压的基波分量对ZKF励磁电压基波分量 的时间相位差。目前，国产ZKB的输出相位移为2°～20°。 5．速度误差 Δ v 当转子转速较高时产生一定的速度误差 Δ v 转速越高，速度电动势越大，速度误差 Δ v 也越大
6.2.1发送机ZKF的定子磁场
利用三角公式 cos2
3 cos 1 cos (1 120 ) cos (1 120 ) 2
2 2 2
1 cos(2 ) 2
3 B x Bm sin t 2
同理得y轴方向总磁通密度为
B y B1 y B2 y B3 y B1 sin 1 B2 sin(1 120 ) B3 sin(1 120 ) Bm sin(21 ) sin 2(1 120 ) sin 2(1 120 ) sin t 2
图6-8 控制式自整角机的协 调位置
6.2.3 ZKB的输出电动势
图6-9ZKB的输出电动势
6.2.4小结
综合以上分析将控制式自整角机的工作原理归纳如下：
(1) ZKF励磁磁场是脉振磁场，ZKF定子各相绕组的感应电动势在时间上
同相位，其有效值与定、转子的相对位置有关。 (2) 在ZKF定子绕组感应电动势作用下，两自整角机绕组中的相电流总是
6.2.1发送机ZKF的定子磁场
在ZKF与ZKB的整步绕组回路中产生电流 E E cos1 I1 1 I cos1 Z Z E2 E cos( 1 120 ) I2 I cos( 1 120 ) Z Z E3 E cos( 1 120 ) I3 I cos( 1 120 ) Z Z ， Z为ZKF相绕组的阻抗ZF、ZKB相绕组的阻抗ZB和连接线的阻抗ZL之和
3.2.1 控制式自整角机的工作原理
假定：
1. 电机磁路不饱和；
3. 气隙磁密为空间的正弦函数；
2. 励磁电压为时间的正弦函数；
4. 发送机与接收机为完全相同的两台电机。
6.2.1发送机ZKF的定子磁场
当ZKF的励磁绕组接交流电源励磁后，便
产生一个在其轴线上脉振的磁场B f ，
该脉振磁场的磁通在定子各相绕组中感应 电势
为 2 ，所以定子合成磁场的轴线与输出绕组轴线的夹角
为(1 2 ) ，也就是发送轴与接收轴的转角差 。
图6-7 自整角机定、转子磁场关系
6.2.3 ZKB的输出电动势
当ZKB定子合成磁场的轴线与输出绕组轴线的夹角 1 2 时，合 成磁场在输出绕组中感应电动势的有效值为
差动发送机
ZCF
TDX
差动接收机
ZCJ
TDR
发送机
变压器 控制式 差动发送机
ZKF
ZKB
CX
CT
同力矩发送机
接收控制式发送机的信号，变换成与失调角 呈正弦关系的电信号 串接于发送机与变压器之间，将发送机转角 及其自身转角的和(或差)转变为电信号，输 送到变压器
ZKC
CDX
6.1.1自整角机的功能与分类
图6-6定子磁场的分解与合成 x轴方向总磁通密度为
Bx B1x B2 x B3 x B1 cos1 B2 cos( 1 120 ) B3 cos( 1 120 )
Bx Bm cos2 1 cos2 (1 120 ) cos2 (1 120 ) sin t
自整角机工作原理
自整角机工作原理自整角机是一种用于自动测量和修整角度的设备。
它广泛应用于建筑、制造业、航空航天等领域，能够提高工作效率和精度。
本文将介绍自整角机的工作原理和应用。
我们来了解一下自整角机的结构。
自整角机主要由支架、测量装置、控制系统和修整装置组成。
支架是用于固定和支撑整个设备的框架，测量装置用于测量角度，控制系统用于处理测量数据并控制修整装置进行调整。
自整角机的工作原理可以简单地分为三个步骤：测量、分析和修整。
首先，测量装置通过激光、电子传感器或光电传感器等技术测量出待测角度的数值。
测量装置将测量到的数据传输给控制系统进行分析。
控制系统接收到测量数据后，会根据设定的目标角度和精度要求进行分析。
控制系统会计算出待测角度与目标角度之间的差异，并根据差异的大小和方向来判断修整方向。
控制系统会生成修整指令，并将其传输给修整装置。
修整装置根据控制系统的指令进行调整。
修整装置可以是驱动机构、液压装置或电动机等，用于实现对待测物体的调整。
修整装置会根据控制系统的指令，按照设定的修整步骤和修整量对待测物体进行微调或大范围调整，以使待测角度逐渐接近目标角度。
自整角机的工作原理看似简单，但实际上需要精确的测量和控制技术的支持。
测量装置需要具备高精度和高稳定性，以确保测量结果的准确性。
控制系统需要具备强大的计算和分析能力，能够处理大量的测量数据，并根据结果生成修整指令。
修整装置需要具备高精度的运动控制能力，能够按照指令进行微调或大范围调整。
自整角机的应用十分广泛。
在建筑领域，自整角机可以用于测量和修整建筑物的角度，使建筑物的结构更加稳定和均衡。
在制造业中，自整角机可以用于测量和修整零件的角度，以确保产品的质量和精度。
在航空航天领域，自整角机可以用于测量和修整飞行器的角度，以确保飞行器的飞行稳定性和安全性。
自整角机通过测量、分析和修整的过程，能够自动化地测量和修整角度。
它在建筑、制造业、航空航天等领域发挥着重要的作用，提高了工作效率和精度。
船舶电气设备及系统-大连海事大学 第06章 控制用电机
励磁绕组
杯形转子 交流伺服电动机 1
U
检 测 元 件
放 大 器
I 2
U 2
励磁绕组的接线
控制绕组的接线
励磁绕组中串联电容C的目的是为了产生两相旋转磁场。
适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近 90，因此便产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子便 转动起来。 例：选择电容，可使交流伺服电机电路中的电压电流的相量 关系如图所示。
E E 1 a I cos I cos a 1 1 Z Z Z Z 1 2 1 2
E E 1 b I cos( 120 ) I cos( 120 ) b 1 1 Z Z Z 1 2 Z 1 2
E E 1 c I cos( 240 ) I cos( 24 ) c 1 1 Z Z Z 1 2 Z 1 2
§6.1
伺服电动机
伺服电动机是一种把输入的电信号转换为转 轴上的角位移或角速度来执行控制任务的电 动机，又称执行电动机。按电流种类分，伺 服电动机分为交流和直流两种。
1－转子，2－定子绕组，3－定子，4－内定子 5－机壳，6－端盖。
6.1.1 交流伺服电动机 原理与两相交流异 步电机相同，定子 上装有两个绕组 — 励磁绕组和控 制绕组，在空间相 隔90。
F k NI k NI cos F cos 1 a N a N 1 m 1
F k NI k NI cos( 120 ) F cos( 12 ) 1 b N b N 1 m 1
F k NI k NI cos( 240 ) F cos( 24 )
I 1
+
电机与拖动技术项目化教程课件：自整角机
子三相绕组为Y形接法， 引出端符号分别为D1, D2, D3， 转子单相绕组引出端用Z1和Z2表示。
力矩式自整角机
E1a E2 a
1 2
E1b E2b
u~
2
1
E1c E2 c
Ff
Ff
1 2
E1a E2 a
F1
E1b E2b
E1c E2 c
1
2
E 1a
Ia
a
2
E 2a
E 1b
b
磁势线性叠加
a
E1c
E 2b
Ib
2
E 1c c
'
2
F
b
Ic
2
F f 1
c
F1'
力矩式自整角机
1 2时 0；T 0
u~
1
1
Ff
Ff
协调位置
F1
2
a
1
2
a
2
自整角发送机转子转轴为主动轴，
自整角产生的转矩根本不能使主动
轴转动， 只能是接收机跟随发送机
旋转。
b
2
F2 F '
1
c
力矩式自整角机的应用
力矩式自整角机广泛用作测位器。 下面以测水塔水位的力矩式自整角机为例说明其应用。
高低的测位器示意图。 图中浮子随着水面升降而上下移动, 并通过绳子、 滑轮和平衡锤使自
用于精密的闭环控制的伺服系统中是很适宜的。
•
实验六 自整角机实验
实验六自整角机实验1、实验目的（1）求取力矩式自整角机的转矩特性和控制式自整角机的输出特性；（2）测定力矩式自整角机的静态误差；2、实验线路及实验仪器设备2.1实验线路(如实验图6-1、6-2所示)2.2实验设备及仪器仪表自整角机一套电压表一台砝码若干一合3、实验项目（1）测取力矩式自整角机的转矩特性，即整步转矩M与失调角θ的关系M=f(θ)A．实验线路图如图6-1所示，按图进行线，然后将发送机和接收机的励磁绕组加额定110V，待稳定后，把发送机和接收机调整在0°位置，固定发送机刻度圆盘上吊砝码，记录砝码，重量以及接收机的指针圆盘上吊砝码，记录砝码重量以及接收机指针偏转角度。
B．逐次增加砝码，记录砝码重量以及接受机转轴偏转角度。
在偏转角θ从零至90°之间取7-9组数据，记录表6-1中，实验完毕后，应先取下砝码再断开励磁电源。
表中：M=G×R式中：G为砝码重量，单位（g），R为圆盘半径，R=2 cm。
（2）测取控制式自整角机的输出电压与失调角θ之间关系，即V2= f(θ)A．实验线路图如图6-2所示，按图进行线，在自整角发送机的Z1、Z2加额定励磁电压110V。
固定自整角发送机刻度盘不动，用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，电压表就会有相应读数，找出输出电压为最小值位置，即为起始零点。
B．旋转自整角变压器的指针圆盘，每转10°测量一次自整角变压器输出电压V2，测取各点V2及θ记录表6-2中。
表6-2（3）测定力矩式自整角机的静态误差△jtA．在力矩式自整角机系统中，静态协调时，接收机与发送机转子转角之差即静态误差△θjt 以角度表示。
B．实验接线仍为实验图6-1所示。
将发送机和接收机的励磁绕组加额定励磁电压110V，待稳定后，把发送机和接收机调整在0°位置，缓慢旋转发送机刻度盘，每转过20°测取接收机实际转过的角度并记录表6-3中。
表6-3注意：接收机转角超前为正误差，滞后为负误差，正、负最大误差绝对值之和的一半为力矩式接收机的静态误差。
机电传动与控制(第四版)第6章课后习题参考答案
第六章6.1 有一台交流伺服电动机，若加上额定电压，电源频率为50Hz,极对数P=1，试问它的理想空在转速是多少？n0=60*f/p=60*50/1=3000r/min理想空在转速是3000 r/min6.2何谓“自转”现象？交流伺服电动机时怎样克服这一现象，使其当控制信号消失时能迅速停止？自转是伺服电动机转动时控制电压取消,转子利用剩磁电压单相供电,转子继续转动.克服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的很大,使电动机在失去控制信号,即成单相运行时,正转矩或负转矩的最大值均出现在Sm>1的地方.当速度n 为正时,电磁转矩T为负,当n为负时,T为正,即去掉控制电压后,单相供电似的电磁转矩的方向总是与转子转向相反,所以是一个制动转矩.可使转子迅速停止不会存在自转现象6.3有一台直流伺服电动机，电枢控制电压和励磁电压均保持不变，当负载增加时，电动机的控制电流、电磁转矩和转速如何变化？当副在增加时, n=U c/K eΦ-RT/K e K tΦ2电磁转矩增大,转速变慢,根据n=U c/K eΦ-R a I a/K e Φ控制电流增大.6.4有一台直流伺服电动机，当电枢控制电压Uc=110V时,电枢电流I a1=0.05A，转速n1=3000r/min;加负载后，电枢电流I a2=1A, 转速n2=1500r/min。
试做出其机械特性n=f (T)。
电动机的电磁转矩为T=BI a NLD/2,n300015000.05A6.5n0=3000r/min;当n0=120Uc/πNBLD6.6细不变,式中的BI a Nl/2紧思维常数,故转矩T与直径D近似成正比.电动机得直径越大力矩就越大.6.7 为什么多数数控机床的进给系统宜采用大惯量直流电动机？因为在设计.制造商保证了电动机能造低速或阻转下运行,在阻转的情况下,能产生足够大的力矩而不损坏,加上他精度高,反应快,速度快线性好等优点.因此它常用在低俗,需要转矩调节和需要一定张力的随动系统中作为执行元件.6.8 永磁式同步电动机为什么要采用异步启动？因为永磁式同步驶电动机刚启动时,器定子长生旋转磁场,但转子具有惯性,跟不上磁场的转动,定子旋转时而吸引转子,时而又排斥转子,因此作用在转子的平均转矩为零,转子也就旋转不起来了.6.9 磁阻式电磁减速同步电动机有什么突出的优点？磁阻式电磁减速同步电动机无需加启动绕组,它的结构简单,制造方便.,成本较低,它的转速一般在每分钟几十转到上百专职践踏是一种常用的低速电动机.6.10 一台磁组式电磁减速同步电动机，定子齿数为46，极对数为2，电源频率为50Hz,转子齿数为50，试求电机的转速。
自整角机工作原理
自整角机工作原理自整角机是一种常见的工业机械设备，它的工作原理是通过机械结构以及电子控制系统的配合，实现对金属材料进行整形加工的过程。
本文将从机械结构和电子控制系统两个方面来详细介绍自整角机的工作原理。
一、机械结构自整角机的机械结构主要包括机架、辊子、定位装置和压力系统等部分。
机架是整个设备的基础，承载着整个设备的工作负荷。
辊子是自整角机的关键部件，用于将金属材料进行整形加工。
定位装置的作用是确保金属材料的精确定位，以保证加工的准确性。
压力系统则用于提供加工所需的压力，保证整个加工过程的顺利进行。
自整角机的工作过程中，金属材料首先通过定位装置进行精确定位，然后被辊子夹紧。
接下来，压力系统提供所需的压力，使辊子对金属材料施加一定的力，使其发生塑性变形。
辊子的旋转运动将金属材料逐渐弯曲成所需的角度。
整个加工过程中，机架保持稳定，以确保加工的精度和质量。
二、电子控制系统自整角机的电子控制系统主要包括PLC控制器、传感器和执行器等部分。
PLC控制器是整个系统的大脑，通过程序控制各个执行器的动作，实现对整个加工过程的控制。
传感器用于实时检测加工过程中的各种参数，如金属材料的位置、角度、压力等，将这些信息传输给PLC控制器。
执行器则根据PLC控制器的指令，控制机械结构的运动，实现加工过程的自动化。
自整角机的工作过程中，PLC控制器根据预设的程序，通过传感器实时获取金属材料的位置和角度等信息。
根据这些信息，PLC控制器计算出所需的辊子的运动轨迹和压力大小，并通过执行器控制辊子的运动和压力的施加，实现对金属材料的整形加工。
整个过程中，PLC控制器可以根据需要进行参数的调整，以适应不同的加工要求。
自整角机的工作原理是通过机械结构和电子控制系统的配合，实现对金属材料进行整形加工的过程。
机械结构通过辊子、定位装置和压力系统等部分，实现金属材料的夹紧、塑性变形和加工角度的控制。
电子控制系统通过PLC控制器、传感器和执行器等部分，实现对加工过程的自动化控制。
自整角机结构及原理
第二节
力矩式自整角机
力矩式自整角机结构
力矩式自整角发送机和接收机大都采用两极的凸极机 结构。只有在频率较高而尺寸又较大的力矩式自整角 机中才采用隐极式结构。选用两极电机是为了保证在 整个圆周范围内只有唯一的转子对应位置，从而达到 准确指示。选用凸极式结构是为了能获得较好的参数 配合关系，以提高运行性能。
送机：主要与力矩式差动发送机、力矩式接收机一起工作，将
转子转角的变化转变为电信号输出。目前，我国生产的力矩式自整角发 送机其型号为ZLF。 ✓ 力矩式接收机：主要与力矩式发送机、力矩式差动发送机一起工作。其 作用是，接收了力矩式发送机或力矩式差动发送机的电信号后，使其转 子自动地转到对应于发送机转子的位置，或使转于转动的角度对应子发 送机转子和差动发送机转于转角变化的和或差)。目前，我国生产的力矩 式自整角接收机其型号为ZLJ。 ✓ 力矩式差动发送机：串接于力矩式发送机与接收机之间，将发送机的转 子转角及其自身的转子转角之和(或差)变换成电信号，传输给接收机。目 前，我国生产的力矩式差动自整角发送机其型号为ZCF ✓ 力矩式差动接收机：串接于两台力矩式发送机之间，接收它们输出的电 信号，使其转子转角为两台发送机转子转角之和(或差)。日前，我国生产 的力矩式差动自整角接收机其型号为ZCJ。
采用控制式自整角机和伺服机构组成的随动系统中，其驱动负载能力取决于系统 中的伺服电动机的容量，故能带动较大的负载。又控制式自整角机组成的闭环系 统，精度较高。
控制式自整角机分类
控制式自整角机按其用途可分为三种： 控制式发送机：主要用来与控制式自整角变压器或控制式差动发送机一
起工作。其作用是将转子转角的变化转变为电信号输出。目前，我国生 产的控制式自镑角发送机其型号为ZKF。 控制式自整角变压器：主要用来与控制式发送机及控制式差动发送机一 起工作。其作用是接收从控制式发送机或控制式差动发送机发送来的电 信号，使之变成与失调角呈正弦函数关系的输出电压。目前。我国生产 的控制式自锭角变压器其型号为ZKB。 控制式差动发送机：串接于控制式发送机与控制式自整角变压器之间， 将发送机转子转角及其自身转子转角的和(或差)变换成电信号送人自整角 变压器。目前，我国生产的控制式差动自整角发送机其型号为ZKC。
控制电机第六章 自整角机_OK
bp1为基波每相磁密瞬时值；Bm1为基波每相电流达最大值时产生的磁密幅值； X为沿周长方向的空间弧度值。
15
2.定子绕组的感应电流
发送机上的转子励磁绕组通入电流后，产生脉振磁通， 匝链到定子各相绕组产生感应电势。 转子处于某一位置，定子三相绕组的感应电势在时间的相位彼 此相同，而感应电势的大小则与转子绕组在空间的位置有关。
4
➢力矩式自整角机有时会用到差动自整角机
差动式发送机（ZCF，TDX），差动式接收机（ZCJ，TDR） 差动发送机接于“ZLF”和“ZLJ”之间，将“ZLF”转角 和自身的转角的和（或差）转变为电信号，输至“ZLJ”； 差动接收机串接于两个“ZLF”之间，接收电信号，将自 身的转角为两发送机转角的和（或差）。
转子转过任意角 1时，磁密在
D1D4轴线的分量分别：
Bf cos1 匝链D1D4绕组 Bf sin1 不匝链D1D4绕组
设 m为一个极的磁通
量，D1相绕组所匝链的 励磁磁通幅值为：
1 m cos1 16
三相定子绕组 所匝链励磁磁 通的幅值为：
1 m cos1 2 m cos(1 1200) 3 m cos(1 2400)
[注意] ：三相整步绕组中的电流是单向电流。
32
两机处于协调位置
发送机偏转造成失调
处于协调位置时，两机 的三相整步绕组感应电势 对应相等，整步绕组中没 有电流流过，气隙只有励 磁磁场，转子都不受力。
失调后整步绕组有电流， 磁场变化，转子受力。
失调时两机的受力情况
33
34
5差动式自整角机
35
36
if I fm sint
某一瞬间磁场的轴线即为励磁绕组的轴线，而实际励磁绕组 中电流if随时间作正弦（或余弦）变化，因此磁通密度也随 之变正变负，变大变小。
控制电机(2版)思考题与习题参考答案
控制电机（2版）思考题与习题参考答案（机械工业出版社，李光友等编着）第1章 直流伺服电动机1. 一台直流电动机，其额定电压为110V ，额定电枢电流为0.4A ，额定转速为3600r/min ，电枢电阻为50Ω，空载阻转矩015.0T 0=N ·m ，试问电动机的额定负载转矩是多少？解：,=120,2. 一台型号为55SZ54的直流伺服电动机，其额定电压为110V ，额定电枢电流为0.46A ，额定转矩为093.0 N ·m ，额定转速为3000r/min 。
忽略电动机本身的空载阻转矩0T ，试求电机在额定运行状态时的反电动势a E 和电枢电阻a R 。
解：U= , , 1003. 伺服电动机型号为70SZ54，,V 110U U ,W 55P f N N ===效率m i n /r 3000n %,5.62N N ==η，空载阻转矩0714.0T 0= N ·m 。
试求额定运行时电动机的电枢电流aN I ，电磁转矩e T ，反电动势aN E 和电枢电阻a R 。
解：100，4. 由两台完全相同的直流电机组成的电动机-发电机组。
它们的励磁电压均为110V，电枢绕组电阻均为75Ω。
当发电机空载时，电动机电枢加110V电压，电枢电流为0.12A，机组的转速为4500r/min。
试求：（1）发电机空载时的输出电压为多少？（2）电动机仍加110V电压，发电机负载电阻为1kΩ时，机组的转速为多少?解：（1）（2）由得，, =0.12A, n=4500r/min.接负载时，U=，解得=4207r/min5. 试用分析电枢控制时的类似方法，推导出电枢绕组加恒定电压，而励磁绕组加控制电压时直流伺服电动机的机械特性和调节特性。
并说明这种控制方式有哪些缺点?答：磁场控制时电枢电压保持不变。
机械特性是指励磁电压不变时电动机转速随电磁转矩变化的关系，即 = 。
由公式可知，当控制电压加载励磁绕组上，即采用磁场控制时，随着控制信号减弱，减小，k增大，机械特性变软。
自整角机结构、工作原理 PPT
图 5 - 19 控制式自整角发送机、 变压器的定子合成磁场
3.4 ZKB转子输出绕组的电势
若ZKF的转子绕组轴线与定子D1相绕组轴线空间夹 角为θ1时, 励磁磁通在D1相绕组中感应的变压器电势为： E1=E cosθ1(由式(5 - 4)得)。 同理, 当ZKB的定子合成磁 场的轴线与输出绕组轴线空间夹角为δ=θ2-θ1时, 合成磁 场在输出绕组中感应的变压器电势有效值为
定子三相合成磁场轴线之所以在励磁绕组轴线上, 是由于定子三相是对称的。 可以认为ZKF的励磁绕组 属于变压器的原边(因接电源), ZKF定子三相绕组作为 变压器的副边, 与它相联结形成回路的ZKB定子三相绕 组可作为ZKF的对称电阻电感性负载。 据变压器磁势 平衡的理论, ZKF的定子合成磁场必然对转子励磁磁场 起去磁作用。 因此, 自整角机发送机的定子合成磁场的 方向必定与转子励磁磁场方向相反, 如图 5 - 19所示。
图 5 – 15 定子绕组的感应电流
Φ1=Φm cosθ1 Φ2=Φm cos(θ1+120°) Φ3=Φm cos(θ1+240°)
(5 - 3)
以上磁通必然在定子三相绕组中感应电势， 而且 这种电势也是由于线圈中磁通的交变所引起的， 所以 也称为变压器电势， 可得出自整角机定子绕组中各相 变压器电势的有效值应为(并代入(5 - 3)式)
力矩式自整角机的功用是直接达到转角随动的目 的， 即将机械角度变换为力矩输出， 但无力矩放大作 用， 接收误差稍大， 负载能力较差， 其静态误差范围 为 0.5°～2°。 因此， 力矩式自整角机只适用于轻负 载转矩及精度要求不太高的开环控制的伺服系统里。
无论自整角机作力矩式运行或者是控制式运行， 每一种运行方式在自动控制系统中自整角机通常必须 是两个(或两个以上)组合起来才能使用， 不能单机使 用。